芯片毛细管电泳用于人乳头瘤病毒分析的研究进展

摘要

人乳头瘤病毒(human papillomavirus,HPV)是一种常见的球形DNA病毒,目前已报道其可以导致6种类型的癌症发生,因此HPV病毒检测方法的研究引起了人们的重视.芯片毛细管电泳(MCE),作为一种芯片实验设备,结合各种信号放大技术为HPV分型检测提供了简单、快速、高灵敏度和易便携化的检测方法.该文综述了MCE在常规HPV分型检测中的最新研究进展,主要分为MCE技术和MCE结合核酸扩增技术两个部分.综述的第一部分介绍了MCE系统、MCE芯片结构设计和电泳分离方法.典型的MCE系统包含了高压电源、分离芯片、电解液池、进样系统、检测系统等.该文还介绍了近年来应用最广泛的4种芯片通道,包括分离直通道、T型通道、蛇形通道以及双通道,并分别对它们的优缺点进行了比较.第二部分主要介绍芯片电泳在HPV检测中的应用和发展.由于MCE技术的应用,HPV目标物的分离时间,从以前的几个小时缩短到几分钟,极大地提高了分离速度.重点介绍了各种核酸扩增技术结合MCE检测HPV的方法.对聚合酶链式反应(PCR)和MCE结合用于HPV的检测技术、环介导等温扩增(LAMP)技术的HPV检测方法、基于PCR结合限制性片段长度多态性(RFLP)技术用于HPV分型的DNA检测、基于核酸序列扩增(NASBA)技术检测HPV mRNA、巢式PCR等进行了比较分析.其次,对HPV其他检测方法进行了总结,其中包括PCR结合傅里叶变换红外光谱法(FT-IR)、纳米技术、DNA探针结合电化学方法、亚铜粒子氧化还原锌掺杂的二硫化钼量子点结合T7外切酶电化学发光法和基于CRISPR/Cas12a的环介导等温扩增法.在这些非MCE方法中,电化学传感法,如阻抗法、脉冲伏安法和流动生物传感器,由于背景信号低、时间控制能力强,是一种比较理想的方法.最后,虽然近年来MCE技术得到了发展,所开发的设备得到了应用,但目前在MCE技术、方法和应用方面仍然存在一些挑战.MCE技术在HPV分型检测应用中面临的第一个挑战是,MCE本身无法对HPV核酸进行信号放大,从而不能在HPV的高灵敏和高选择性分析中得到很好的应用.第二个挑战是,虽然有一些研究者已经成功地将PCR和MCE集成在一个芯片上,但该技术的广泛应用仍面临困难,目前仍然没有真正集成的PCR-MCE芯片用于HPV检测.第三个挑战是目前MCE技术无法实现小型化、自动化器件的制造.最后,文章就MCE在HPV分型检测中开发更自动化、更快速以及更稳定可靠的检测技术提出了一些观点和见解,希望能对感兴趣的读者提供一些启发.